JPH02234480A - 酸化物超伝導トンネル接合素子 - Google Patents
酸化物超伝導トンネル接合素子Info
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- JPH02234480A JPH02234480A JP1055308A JP5530889A JPH02234480A JP H02234480 A JPH02234480 A JP H02234480A JP 1055308 A JP1055308 A JP 1055308A JP 5530889 A JP5530889 A JP 5530889A JP H02234480 A JPH02234480 A JP H02234480A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はトンネル接合素子に関し、特に酸化物超伝導ト
ンネル接合素子に関する。
ンネル接合素子に関する。
以下、従来例を図により説明する。
第2図は電子情報通信学会誌の第71巻,第8号,第8
63頁に示されている様な酸化物超伝導体を用いたトン
ネル接合の一般的な従来例を示す断面図である。まず、
所定の基板21の上に、下部電極膜22としてY−Ba
−Cu−0薄膜のスパッタ成膜を行う.次に下部電極膜
22の上に中間層23−1及びトンネル障壁層23−2
を形成する.まず中間層23−1としてAg薄膜または
Au薄膜を蒸着する。次に中間層23−1の上にトンネ
ル障壁層23−2としてPbOx層またはApOx層を
形成する。そして最後にトンネル障壁層23−2の上に
上部電極膜24としてpb薄膜を形成して接合を完成さ
せる. 〔発明が解決しようとする課題〕 エピタキシャル成長は、接合における下部電極から上部
電極までの結晶構造を統一することにより、トンネル障
壁層を均一にしトンネル接谷としての特性を向上させる
ために重要である.前述の様な従来例においては、下部
電極膜22と中間層23−1、中間層23−1とトンネ
ル障壁層23−2及びトンネル障壁層23−2と上部電
極膜2各々互いに異った材料が接している構成となって
いる. さて膜の成長は一般に下地の膜などの様子によって大き
く左右されていることが分っている。このことから、従
来の様な構成では、各層が互いに異った結晶構造を持つ
なめ、エピタキシャル成長が困難である。
63頁に示されている様な酸化物超伝導体を用いたトン
ネル接合の一般的な従来例を示す断面図である。まず、
所定の基板21の上に、下部電極膜22としてY−Ba
−Cu−0薄膜のスパッタ成膜を行う.次に下部電極膜
22の上に中間層23−1及びトンネル障壁層23−2
を形成する.まず中間層23−1としてAg薄膜または
Au薄膜を蒸着する。次に中間層23−1の上にトンネ
ル障壁層23−2としてPbOx層またはApOx層を
形成する。そして最後にトンネル障壁層23−2の上に
上部電極膜24としてpb薄膜を形成して接合を完成さ
せる. 〔発明が解決しようとする課題〕 エピタキシャル成長は、接合における下部電極から上部
電極までの結晶構造を統一することにより、トンネル障
壁層を均一にしトンネル接谷としての特性を向上させる
ために重要である.前述の様な従来例においては、下部
電極膜22と中間層23−1、中間層23−1とトンネ
ル障壁層23−2及びトンネル障壁層23−2と上部電
極膜2各々互いに異った材料が接している構成となって
いる. さて膜の成長は一般に下地の膜などの様子によって大き
く左右されていることが分っている。このことから、従
来の様な構成では、各層が互いに異った結晶構造を持つ
なめ、エピタキシャル成長が困難である。
また下部電極M22のY−Ba−Cu−0薄膜表面層に
着目してみると、次のことが言える。Y−Ba−Cu−
0薄膜の表面にはその膜内部に比べて、結晶構造に一様
性がなく、また、酸素欠損や不純物などが劣化層として
存在する。このことは、良好な超伝導トンネル接合を作
るのに大きな障害となる。
着目してみると、次のことが言える。Y−Ba−Cu−
0薄膜の表面にはその膜内部に比べて、結晶構造に一様
性がなく、また、酸素欠損や不純物などが劣化層として
存在する。このことは、良好な超伝導トンネル接合を作
るのに大きな障害となる。
本発明の目的は、上述の問題点を解消した酸化物超伝導
トンネル接合素子を得ることである。
トンネル接合素子を得ることである。
本発明により、所定基板上に形成された結晶方位の揃っ
た超伝導性のセラミックス下部電極膜と、前記セラミッ
クス下部電極膜上にエピタキシャル成長された、下部電
極膜と同一材料で非超伝導性のトンネル障壁層と、前記
トンネル障壁層上にエピタキシャル成長された超伝導性
のセラミックス上部電極膜とを有することを特徴とする
酸化物超伝導トンネル接合素子が得られる。
た超伝導性のセラミックス下部電極膜と、前記セラミッ
クス下部電極膜上にエピタキシャル成長された、下部電
極膜と同一材料で非超伝導性のトンネル障壁層と、前記
トンネル障壁層上にエピタキシャル成長された超伝導性
のセラミックス上部電極膜とを有することを特徴とする
酸化物超伝導トンネル接合素子が得られる。
本発明によれば、トンネル接合素子を構成している下部
電極膜,トンネル障壁層及び上部電極膜の各層は同一材
料であるセラミックス材料からなる.このことにより下
部電極膜から上部電極膜までの各層は結晶方位の揃った
エピタキシャル成長膜として容易に形成することができ
る。従って下部電極膜とトンネル障壁層との接合面及び
トンネル障壁層と上部電極膜との接合面である、各膜の
界面においては、酸素欠損や不純物の混入などによる劣
化層としての存在する確率を低くすることができる. 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
電極膜,トンネル障壁層及び上部電極膜の各層は同一材
料であるセラミックス材料からなる.このことにより下
部電極膜から上部電極膜までの各層は結晶方位の揃った
エピタキシャル成長膜として容易に形成することができ
る。従って下部電極膜とトンネル障壁層との接合面及び
トンネル障壁層と上部電極膜との接合面である、各膜の
界面においては、酸素欠損や不純物の混入などによる劣
化層としての存在する確率を低くすることができる. 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す断面図である。
構造としてまず、所定の基板には、S r T i03
(チタン酸ストロンチウム)基板11の(100)面
を選ぶ。次に、SrTi03基板11上に形成するセラ
ミックス下部電極膜12として、例えばY−Ba−Cu
−0を選び、結晶方位の揃った、例えば格子定数として
a軸を3.88人,b軸を3,83人そしてC軸を11
.69人とする。斜方晶系のC軸配向した超伝導性Y−
Ba−Cu−0エピタキシャル成長膜を設ける。次に、
セラミックス下部電極膜12上には、これと同一材料の
トンネル障壁層13としてEガン蒸着により、例えば格
子定数としてa軸を3,83人,b軸を3.83人そし
てC軸を11.78人とする正方晶系の絶縁性のY−B
a−Cu一〇からなるエピタキシャル成長層を形成する
。そして最後に、トンネル障壁層13上に形成するセラ
ミックス上部電極膜14としてはセラミックス下部電極
膜12及びトンネル障壁JI13と同一材料であるY−
Ba−Cu−0を選んで、超伝導性のエピタキシャルY
−Ba−Cu−○膜を形成させる。このように膜をエピ
タキシャル成長させることにより、各層の接合面近辺層
における劣化の度合を低くすることが可能となる。尚、
この作用は酸化物超伝導体の材料がBa系または”IM
系と異なった材料の場合においても同様である。
(チタン酸ストロンチウム)基板11の(100)面
を選ぶ。次に、SrTi03基板11上に形成するセラ
ミックス下部電極膜12として、例えばY−Ba−Cu
−0を選び、結晶方位の揃った、例えば格子定数として
a軸を3.88人,b軸を3,83人そしてC軸を11
.69人とする。斜方晶系のC軸配向した超伝導性Y−
Ba−Cu−0エピタキシャル成長膜を設ける。次に、
セラミックス下部電極膜12上には、これと同一材料の
トンネル障壁層13としてEガン蒸着により、例えば格
子定数としてa軸を3,83人,b軸を3.83人そし
てC軸を11.78人とする正方晶系の絶縁性のY−B
a−Cu一〇からなるエピタキシャル成長層を形成する
。そして最後に、トンネル障壁層13上に形成するセラ
ミックス上部電極膜14としてはセラミックス下部電極
膜12及びトンネル障壁JI13と同一材料であるY−
Ba−Cu−0を選んで、超伝導性のエピタキシャルY
−Ba−Cu−○膜を形成させる。このように膜をエピ
タキシャル成長させることにより、各層の接合面近辺層
における劣化の度合を低くすることが可能となる。尚、
この作用は酸化物超伝導体の材料がBa系または”IM
系と異なった材料の場合においても同様である。
次にトンネル接合の製造方法について説明する.
成膜装置内、例えば電子ビーム(Eガン)蒸着装置の真
空室内の基板ホルダ一部に設置されたS rT i 0
3基板11の(100)面に対して基板温度(例えば7
00℃)や成長速度(例えば1nm/min)などエピ
タキシャル成長の条件に合わせて超伝導性のY−Ba−
Cu−0であるセラミックス下部電極膜12としてEガ
ン蒸着によって例えば格子定数としてa軸を3.88人
,b軸を3.83人そしてC軸を11.69人とする斜
方晶系のC軸配向したエピタキシャル成長膜を形成させ
る.そしてセラミックス下部電極膜12の成膜工程に引
き続き、次の工程として下部電極膜と同一材料のトンネ
ル障壁層13の形成として成膜を行う.トンネル障壁層
13の形成はY一Ba−Cu−0@の膜組成を適当に変
えることにより例えば0(酸素)の膜内含有量を超伝導
性の場合よりも15%程減らして、例えば膜組成として
はY:Ba:Cu:O=1:2:3:7をY:Ba:C
u:○=1:2:3:6に変え、格子定数としてはa軸
を3.83人,b軸を3.83人そしてC軸を11.7
8人とする正方晶系の絶縁性のY−Ba−Cu−0にな
るように調整して、エピタキシャル成長層をEガン蒸着
により得る。
空室内の基板ホルダ一部に設置されたS rT i 0
3基板11の(100)面に対して基板温度(例えば7
00℃)や成長速度(例えば1nm/min)などエピ
タキシャル成長の条件に合わせて超伝導性のY−Ba−
Cu−0であるセラミックス下部電極膜12としてEガ
ン蒸着によって例えば格子定数としてa軸を3.88人
,b軸を3.83人そしてC軸を11.69人とする斜
方晶系のC軸配向したエピタキシャル成長膜を形成させ
る.そしてセラミックス下部電極膜12の成膜工程に引
き続き、次の工程として下部電極膜と同一材料のトンネ
ル障壁層13の形成として成膜を行う.トンネル障壁層
13の形成はY一Ba−Cu−0@の膜組成を適当に変
えることにより例えば0(酸素)の膜内含有量を超伝導
性の場合よりも15%程減らして、例えば膜組成として
はY:Ba:Cu:O=1:2:3:7をY:Ba:C
u:○=1:2:3:6に変え、格子定数としてはa軸
を3.83人,b軸を3.83人そしてC軸を11.7
8人とする正方晶系の絶縁性のY−Ba−Cu−0にな
るように調整して、エピタキシャル成長層をEガン蒸着
により得る。
更に連続して、トンネル障壁層13上に、超伝導性のY
−Ba−Cu−0からなるセラミックス上部電極膜24
としてエピタキシャル成長する条件によりEガン蒸着で
エピタキシャル成長膜を形成させて、最後の工程を終了
する.以上の様に本発明のトンネル接合の製造プロセス
におけるセラミックス下部電極膜12の形成からセラミ
ックス上部電極膜14の形成までの全工程が、同一真空
中において連続して製造する方法によって行われるもの
である。従って各界面に劣化層ができる可能性が大きく
減少し良好な接合が形成される。
−Ba−Cu−0からなるセラミックス上部電極膜24
としてエピタキシャル成長する条件によりEガン蒸着で
エピタキシャル成長膜を形成させて、最後の工程を終了
する.以上の様に本発明のトンネル接合の製造プロセス
におけるセラミックス下部電極膜12の形成からセラミ
ックス上部電極膜14の形成までの全工程が、同一真空
中において連続して製造する方法によって行われるもの
である。従って各界面に劣化層ができる可能性が大きく
減少し良好な接合が形成される。
以上説明したように本発明によれば、トンネル接合素子
の下部電極膜から上部電極膜までの各層において結晶構
造が全体的に統一されたエピタキシャル成長膜からなり
、トンネル障壁層が均一で良好な特性を有するトンネル
接合が得られる。
の下部電極膜から上部電極膜までの各層において結晶構
造が全体的に統一されたエピタキシャル成長膜からなり
、トンネル障壁層が均一で良好な特性を有するトンネル
接合が得られる。
第1図は本発明の一実施例を示すトンネル接合素子チッ
プの断面図、第2図は従来例を示すトンネル接合素子チ
ップの断面図である。 11・・・SrTi03基板、12・・・セラミックス
下部電極膜、13・・・トンネル障壁層、14・・・セ
ラミックス上部電極膜、21・・・基板、22・・・下
部電極膜、23−1・・・中間層、23−2・・・トン
ネル障壁層、24・・・上部電極膜。
プの断面図、第2図は従来例を示すトンネル接合素子チ
ップの断面図である。 11・・・SrTi03基板、12・・・セラミックス
下部電極膜、13・・・トンネル障壁層、14・・・セ
ラミックス上部電極膜、21・・・基板、22・・・下
部電極膜、23−1・・・中間層、23−2・・・トン
ネル障壁層、24・・・上部電極膜。
Claims (1)
- 所定基板上に形成された結晶方位の揃った超伝導性のセ
ラミックス下部電極膜と、前記セラミックス下部電極膜
上にエピタキシャル成長された、下部電極膜と同一材料
で非超伝導性のトンネル障壁層と、前記トンネル障壁層
上にエピタキシャル成長された超伝導性のセラミックス
上部電極膜とを有することを特徴とする酸化物超伝導ト
ンネル接合素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1055308A JPH02234480A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 酸化物超伝導トンネル接合素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1055308A JPH02234480A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 酸化物超伝導トンネル接合素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02234480A true JPH02234480A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12994940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1055308A Pending JPH02234480A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 酸化物超伝導トンネル接合素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02234480A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02260674A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | トンネル型ジョセフソン素子とその作製方法 |
JPH05167115A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5727079A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of josephson element of oxide superconductor |
JPS63306676A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ジョセフソン素子 |
JPS63306678A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ジョセフソン素子 |
JPS6446990A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Josephson element and manufacture thereof |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1055308A patent/JPH02234480A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5727079A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of josephson element of oxide superconductor |
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JPS63306678A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ジョセフソン素子 |
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---|---|---|---|---|
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JPH05167115A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
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